απορία; ΟΤΑΝ ΕΧΕΙΣ ΑΠΟΡΙΑ

5-14 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΦΥΓΗΣ, ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ

Ταχύτητα διαφυγής είναι η ελάχιστη ταχύτητα με την οποία ένα σώμα φεύγει οριστικά από το πεδίο βαρύτητας ενός ουράνιου σώματος. Αν τη θέσουμε ίση με την ταχύτητα του φωτός, βρίσκουμε την ακτίνα Schwarzschild και την ιδέα της μαύρης τρύπας.

Β΄ Λυκείου · Φυσική θετικών · 25 λεπτά

Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.

Άνοιγμα βιβλίου ↗

Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο, έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

  1. Απλοποιούμε: η Γη ακίνητη, χωρίς επίδραση άλλων ουράνιων σωμάτων και χωρίς αντίσταση του αέρα.
  2. Το πεδίο είναι διατηρητικό, άρα K1 + U1 = K2 + U2 ανάμεσα σε δύο θέσεις του σώματος.
  3. Στο άπειρο U2 = 0, και με την ελάχιστη ταχύτητα το σώμα φτάνει εκεί με K2 = 0· από εδώ βγαίνει η ταχύτητα διαφυγής υδ, και με όμοιο τρόπο για εκτόξευση από ύψος h.
  4. Ταχύτητες διαφυγής άλλων σωμάτων: Σελήνη 2,37 km/s, Άρης 4,97 km/s, Δίας 59,1 km/s, Ήλιος 618 km/s.
  5. Αντίστροφα: αν υδ = c = 3·10⁸ m/s, προκύπτει η ακτίνα Schwarzschild Rs = 2GM/c².
  6. Σώμα με ακτίνα μικρότερη από τη Rs δεν αφήνει ούτε το φως να ξεφύγει: λέγεται μαύρη τρύπα.
  7. Η νευτώνεια μηχανική δεν περιγράφει σωστά μια μαύρη τρύπα· η Rs βγαίνει από τη θεωρία της σχετικότητας, αλλά συμπίπτει με τον απλό υπολογισμό.
  8. Για να γίνει μαύρη τρύπα, ο Ήλιος πρέπει να συμπιεστεί σε ακτίνα 3 km και η Γη σε 9 mm, μέγεθος μπαλακιού του πινγκ πονγκ.

Πρόσωπα

Schwarzschild
δίνει το όνομά του στην ακτίνα Rs

Όροι

ταχύτητα διαφυγής υδ
ελάχιστη ταχύτητα για οριστική διαφυγή
K1 + U1 = K2 + U2
διατήρηση της μηχανικής ενέργειας
U = 0
δυναμική ενέργεια στο άπειρο
c = 3·10⁸ m/s
ταχύτητα του φωτός
Rs = 2GM/c²
ακτίνα Schwarzschild
μαύρη τρύπα
σώμα από το οποίο δεν ξεφεύγει ούτε φως
δίσκος γύρω από μαύρη τρύπα
πηγή ισχυρών ακτίνων Χ
2,37 km/s
ταχύτητα διαφυγής από τη Σελήνη
618 km/s
ταχύτητα διαφυγής από τον Ήλιο
3 km
ακτίνα του Ήλιου ως μαύρη τρύπα
9 mm
ακτίνα της Γης ως μαύρη τρύπα
Pioneer
διαστημόπλοιο που άφησε το πεδίο της Γης

ΠΑΙΞΕ ΤΟΤηλεπαιχνίδι · Η Σκάλα · Η Τελεία · Κρεμάλα · Ζευγάρια · όλα με την ύλη αυτού του μαθήματος.

Εξάσκηση

Συχνές απορίες

Πώς βρίσκουμε την ταχύτητα διαφυγής από τη Γη;

Με διατήρηση της μηχανικής ενέργειας από την επιφάνεια ως το άπειρο, όπου U = 0. Η ελάχιστη ταχύτητα αντιστοιχεί σε μηδενική κινητική ενέργεια στο άπειρο, οπότε K1 + U1 = 0.

Τι είναι η ακτίνα Schwarzschild;

Η ακτίνα Rs = 2GM/c². Ένα σώμα μάζας M με μικρότερη ακτίνα δεν αφήνει τίποτα, ούτε το φως, να ξεφύγει από το πεδίο βαρύτητάς του.

Πώς καταλαβαίνουμε ότι υπάρχει μια μαύρη τρύπα αφού δεν φαίνεται;

Από τις πολύ ισχυρές βαρυτικές έλξεις στον γύρω χώρο. Η ύλη που πέφτει σχηματίζει περιστρεφόμενο δίσκο, που εκπέμπει πολύ έντονες ακτίνες Χ.

Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.

Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.